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疲劳与冻融循环耦合作用下新型透水混凝土抗暴雨内涝性能研究

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疲劳与冻融循环耦合作用下新型透水混凝土抗暴雨内涝性能研究

作者：史志浩常州大学

学位级别：硕士

近年来,极端暴雨的频率与强度逐渐上升,暴雨诱发的城市内涝灾害席卷全球,严重威胁人们的正常生活,铺装透水混凝土路面可有效降低暴雨内涝的风险。然而,传统透水混凝土普遍存在强度低、长期性能差、在暴雨作用下易堵塞且难修复等问题。... 详细信息

近年来,极端暴雨的频率与强度逐渐上升,暴雨诱发的城市内涝灾害席卷全球,严重威胁人们的正常生活,铺装透水混凝土路面可有效降低暴雨内涝的风险。然而,传统透水混凝土普遍存在强度低、长期性能差、在暴雨作用下易堵塞且难修复等问题。且透水混凝土在使用过程中,必将承受荷载与环境因素作用,而这些作用必将影响其暴雨作用下的抗堵塞性能,这也是现阶段制约工程应用的所在。既有研究虽取得了新进展,但面临的主要问题是暴雨作用下易堵塞,且未探明疲劳与环境因素后,透水混凝土暴雨作用下的快速堵塞性能演化规律及机理。基于此,本课题制备了上下直通孔型新型透水混凝土(NSRPC)。探究了疲劳荷载与冻融循环单独及耦合作用对NSRPC抗暴雨内涝的影响及作用机理;获得了不同重现期暴雨作用下,NSRPC抗暴雨内涝的极限状态及性能经时变化规律。取得的主要结论如下:(1)研究了冻融循环对NSRPC抗暴雨内涝性能的影响,利用三种重现期暴雨试验检验了冻融循环后NSRPC的渗透性,获得了冻融循环后NSRPC抗暴雨内涝性能的变化规律。结果表明,人工孔道削弱了NSRPC的抗冻性,但300次冻融循环后,NSRPC的质量损失率仍低于2%,相对动态弹性模量高于80%,抗压强度最高为55.4 MPa。随着冻融循环次数的增加,NSRPC的透水系数不断降低,且钢纤维的加入能抑制冻融后期NSRPC渗透性的下降。此外,所有NSRPC均能满足20或50年重现期暴雨作用下无积水的要求;更甚者,钢纤维体积掺量为2%的NSRPC能满足100年重现期暴雨作用后无内涝且排水时间远小于15 min的要求。(2)研究了疲劳荷载对NSRPC抗暴雨内涝性能的影响,同时考虑二级公路对应不同使用年限内疲劳循环次数的变化,得到了基于疲劳荷载的NSRPC抗暴雨内涝性能的变化规律。结果表明,适当的疲劳循环次数(透水系数几乎不随疲劳循环次数的增加而变化。随着钢纤维含量增加,NSRPC基体内部积累的损伤降低,塑性变形减小。在20年、50年和100年重现期暴雨作用下,疲劳荷载作用后NSRPC表面产生的最大积水深度分别为0.4 mm、0.9 mm和2.1 mm,降雨结束后积水可以通过自排水消散,满足疲劳荷载作用后暴雨期间无内涝的要求。(3)研究了疲劳与冻融循环耦合作用对NSRPC抗暴雨内涝性能的影响,依次通过疲劳-冻融试验检验了NSRPC在疲劳与冻融环境中抗暴雨内涝性能的变化规律。结果表明,疲劳荷载加剧了NSRPC后期的冻融损伤。随着疲劳循环次数的增加,NSRPC的抗压强度和抗折强度损失率不断上升,透水系数先降低后增加。疲劳循环次数的增加促进了微观裂缝的产生与拓展,提供了更多水分侵入基体的通道。疲劳与冻融循环耦合作用后,NSRPC的质量损失最低仅为1.8%,相对动态弹性模量可以达到89.2%;NSRPC在20、50和100年重现期暴雨作用下,最大积水深度小于150 mm,排水时间小于15 min,满足二级公路的使用需求。综合考虑疲劳与冻融循环耦合作用后NSRPC的强度、耐疲劳性、抗冻性能、渗透性及抗暴雨内涝性能,将此种上下直通孔型新型透水混凝土用于缓解城市暴雨内涝问题是可行的。研究结果不仅可以为NSRPC在实际使用过程中提供方向,并可以为相关技术标准的制定提供相关的指导。

关键词：新型透水混凝土暴雨内涝疲劳荷载冻融循环

冻融循环对新型高强自密实透水混凝土净水性能的影响

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混凝土 2021年第9期 17-21页

作者：刘惠华敏琦宗宁雯朱平华陈春红王新杰常州大学土木工程系江苏常州213164

为研究冻融循环对新型高强自密实透水混凝土净水性能的影响,对其进行了快速冻融试验,并针对不同冻融循环次数的透水混凝土进行了静态净水试验及暴雨作用下动态净水试验,分析了冻融各阶段透水混凝土力学性能与透水系数及对锌、铜离子去... 详细信息

为研究冻融循环对新型高强自密实透水混凝土净水性能的影响,对其进行了快速冻融试验,并针对不同冻融循环次数的透水混凝土进行了静态净水试验及暴雨作用下动态净水试验,分析了冻融各阶段透水混凝土力学性能与透水系数及对锌、铜离子去除率的变化规律。试验结果表明:新型高强自密实透水混凝土在静态净水试验中对锌、铜离子的去除率达到92.4%及97.1%,动态净水试验中则可达到32.6%及42.4%,对重金属离子具有较好的去除效果。新型高强自密实透水混凝土与传统透水混凝土相比,初始强度更高、抗冻耐久性更为优异,在经受冻融循环作用时,不易发生冻融失效,且能对重金属离子起到良好的净化效果,在寒冷地区具有优异的推广价值与工程应用潜力。

关键词：新型透水混凝土自密实混凝土冻融循环净水性能

聚丙烯仿钢纤维与直通孔孔径对透水混凝土强度影响试验

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武夷学院学报 2023年第12期42卷 52-57页

作者：李萧邓俊希魏太兵福建农林大学交通与土木工程学院福建福州350116 武夷学院土木工程与建筑学院福建武夷山354300

为改善透水混凝土强度低、易堵塞的问题,以自密实混凝土为基体,在混凝土模具中预留钢管,制备带有上下直通孔的新型透水混凝土。研究直通孔和聚丙烯仿钢纤维对新型透水混凝土透水性能和力学性能的影响。结果表明:直通孔作为透水混凝土的... 详细信息

为改善透水混凝土强度低、易堵塞的问题,以自密实混凝土为基体,在混凝土模具中预留钢管,制备带有上下直通孔的新型透水混凝土。研究直通孔和聚丙烯仿钢纤维对新型透水混凝土透水性能和力学性能的影响。结果表明:直通孔作为透水混凝土的孔隙具有更高的透水效率,透水系数和孔隙率呈线性关系;0.4%掺量的聚丙烯仿钢纤维对新型透水混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度提升效果显著;6 mm直通孔孔径的混凝土具有较高的抗压强度。

关键词：新型透水混凝土聚丙烯仿钢纤维透水性能抗压强度劈裂抗拉强度

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新型透水钢筋混凝土力学性能及研制方法研究

江苏建筑职业技术学院学报 2016年第3期16卷 12-15页

作者：丁维华宋功业江苏建筑职业技术学院建筑工程管理学院江苏徐州221116

为了满足部分工程对混凝土透水性能的特殊要求,研制了一种新型的透水钢筋混凝土.将透水混凝土与防腐钢筋相结合,将普通钢筋混凝土中的混凝土用满足设计要求的透水混凝土替代,将普通钢筋混凝土中的钢筋用经过特殊处理的防腐蚀钢筋替代,... 详细信息

为了满足部分工程对混凝土透水性能的特殊要求,研制了一种新型的透水钢筋混凝土.将透水混凝土与防腐钢筋相结合,将普通钢筋混凝土中的混凝土用满足设计要求的透水混凝土替代,将普通钢筋混凝土中的钢筋用经过特殊处理的防腐蚀钢筋替代,并协调水胶比、流变性、强度和孔隙率之间的关系,制成新型透水钢筋混凝土.应用实践表明,该新型透水钢筋混凝土具有较好的力学性能,能够满足城市区域降雨期间的排水通畅,保护区域水资源和地下水位.

关键词：新型透水混凝土防腐蚀钢筋水胶比流变性强度孔隙率